不等式專題之二元條件最值中的拉格朗日乘數法

2020-12-14 曹老師的高中數學課

在均值不等式專題中有一類求最值的題目,題目給出了關於x,y的一個二元等式,讓求一個關於x,y式子的最值,此類問題的解法在高中階段一般有兩種做法,一種是利用等式關係,將目標式子轉化為求一元最值,另一種是根據所求式子,並對其變形,結合條件最後轉化為關於x,y的基本等式,第一種方法很直接,但是很多時候很難把一個未知數用另一個表示出來或者即便表示出來帶入目標式子中也不容易求解最值,而第二個方法經常需要使用拼湊法,技巧性較高,有時候很難把握。

在大學中函數的維度不再局限為一元,大學課程中有關於二元函數最值求解內容,也有二元條件最值的求解內容,今天給出大學中利用拉格朗日乘數法求解二元條件最值的方法,該方法很容易掌握,避免了技巧性過高的拼湊,但是在計算複雜度上可能有所提高,內容僅供參考。

類似於一元最值的求法,二元函數最值的求法也基本相同,一元函數中用導數求極值點,在二元函數中用偏導數求駐點,同樣若一個沒有條件的二元函數求最值,需要分別求出關於x,y的偏導數,解方程求得駐點,再判斷駐點的類型即可,若一個有條件限制的二元函數中我們不僅要確保上述求駐點的過程,還要保證所求的駐點滿足條件方程。

上述求得的(x,y)為可疑極值點,需要在進一步確定極值點的類型,但是在高中階段滿足上述三個方程求得的點一般就是滿足最值時的點,關於此類方法只需要舉一個例子即可,

若用傳統方法去解,排除將二元轉化為一元的這種複雜做法,在遇到此類問題時且分母相對複雜時,我們可以採用換元法將分母簡單化,然後再利用拼湊即可,此類題型很常見,換元法是很實用的方法,如果不使用分母換元法,可以將分子轉化為含有分母的形式,兩者相差不大。

若使用拉格朗日乘數法,解題如下:

求解三次導數,解一個三元一次方程組即可,若對二元不等式掌握較為熟練的同學還是建議用常規的方法去做,拉格朗日乘數法的好處是把一種技巧性很強的題目轉化為常規的套路題目,所以兩者互為補充,按照各自的理解去做即可。

相關焦點

  • 拉格朗日乘數法與KKT條件|AI數學
    今天,我們就來看看SVM(ARGO SVM理解(一))極值推導過程中需要用到的拉格朗日乘數法與KKT條件。本文將從四個方面敘述這一內容,力求將作者自己在學習這部分數學內容中遇到的困難在此文中表述清楚。過完了這些頭疼的數學概念後,現在可以試圖理解拉格朗日乘數法了。在接下來的一節中,我們將在等式約束條件下,描述拉格朗日乘數法的幾何意義。
  • 拉格朗日乘數法
    拉格朗日乘數法的基本思想  作為一種優化算法,拉格朗日乘子法主要用於解決約束優化問題,它的基本思想就是通過引入拉格朗日乘子來將含有n個變量和k個約束條件的約束優化問題轉化為含有(n+k)個變量的無約束優化問題。拉格朗日乘子背後的數學意義是其為約束方程梯度線性組合中每個向量的係數。
  • 通性通法,二元二次方程條件下的最值題型分類與解法
    高中數學解題研究 QQ群:545423319文:鄒生書數學  湖北陽新高級中學二元二次方程條件下的二元最值問題是高中數學的熱點和難點問題,解法因題而異,往往一題多法.若能以題型為中心,不同的題型選擇與之相匹配的解法,這樣的題型歸類的解法研究文章才具有很好的解題指導性。下面給出二元二次方程條件下的二元最值問題的五種類型及相應的通性通法,希望對廣大師生有所幫助.01 (ax+by)(cx+dy)=m最值問題
  • 拉格朗日乘數法幾何原理解釋【動畫數學課】
    對於拉格朗日乘數法,很多同學都只是粗淺的知道求解流程,我們來解釋一下原理。如果求條件極值,就是找平面y=-15與拋物面相交的拋物線的極值,這個拋物線的頂點是條件極值點。而拉格朗日乘數法就是解決這種條件極值問題。拉格朗日乘數法的求解流程:
  • 2017考研數學常考題型之求二元函數的極值和最值
    2017考研數學常考題型之求二元函數的極值和最值   對於一元函數微分學而言,導數的應用相當廣泛,我們研究了函數的單調性、極值、最值、拐點、凹凸性、漸近線等問題. 而對於多元函數微分學而言,其應用就少很多. 我們僅僅研究其極值和最值即可.
  • 2019年高考數學專題系列:—二元二次方程條件下的最值題型解法
    二元二次方程條件下的二元最值問題是高中數學的熱點和難點問題,解法因題而異,往往一題多法。這類問題的解法文章較多,但大多就題論法。若能以題型為中心,不同的題型選擇與之相匹配的解法,這樣的題型歸類的解法研究文章才具有很好的解題指導性。下面由北京文都中小學教研院給出二元二次方程條件下的二元最值問題的五種類型及相應的通性通法,希望對廣大師生有所幫助。
  • 拉格朗日乘數法的原理,我用10幅圖把它講清楚
    很慶幸,還真有這麼好的講解材料,圖文並茂,邏輯推導嚴謹,更容易叫我們理解拉格朗日乘數法、KKT條件為什麼就能求出極值。1 僅含等式約束通過以上方法求解此類問題,但是為什麼它能求出極值呢?這是本篇文章寫作目的,解釋為什麼這種方法就能求出極值。
  • 如何搞定機器學習中的拉格朗日?看看這個乘子法與KKT條件大招
    在介紹拉格朗日乘子法之前,先簡要的介紹一些前置知識,然後就拉格朗日乘子法談一下自己的理解。  1.梯度  梯度是一個與方向導數有關的概念,它是一個向量。  二 拉格朗日乘子法  1.等式約束  首先看一下什麼是拉格朗日乘子法,已知一個問題:
  • 浙江名師:一類二元二次不等式問題及其解法的本質探析
    從數的視角看,二元二次方程約束下的二次不等式問題或最值問題可以通過構造一個二元一次式,藉助均值不等式與柯西不等式實現二元二次式與二元一次式之間的兩次轉換。如何配湊二元一次式的係數是這一解題思路的關鍵,需要在把握已知條件特徵的基礎上,選取恰當的係數使得兩個不等式的等號成立的條件相同。
  • 圓錐曲線離心率專題複習
    :一是考慮幾何的大小,例如線段的長度、角的大小等;二是通過設橢圓(或雙曲線)點的坐標,利用橢圓或雙曲線本身的範圍,列出不等式.陽友雄:拉格朗日中值定理及其應用——不等式證明的又一大利器!!!鄒生書——遞推數列周期性問題的求解策略活用「龍鳳不等式」和變量替換解函數壓軸題曾蓉——軌跡法突破一類解三角形面積最值問題之二  原來也有「圓」與橢圓直徑相關的一個性質及其應用
  • 高中數學:基本不等式暴力求最值方法:輪換對稱法(地位等價法)
    高中數學:基本不等式暴力求最值方法:輪換對稱法(地位等價法)大家好,今天給大家講一下基本不等式求最值的秒殺方法:輪換對稱法,也可以叫做地位等價法。第一種方法就是大家常規用的方法:直接不等式法。第二種方法就是我們今天的重磅秒殺解題技巧:輪換對稱法(地位等價法)通過常規解題與技巧解題對比,來體驗一下輪換對稱法的真正魅力!
  • 拉格朗日乘子法
    為了解決上一篇中SVM的優化問題,我們需要用到一些數學方法。這一篇先來介紹拉格朗日乘子法。 問題由來 在對函數優化時,如果沒有限制條件,一般直接對其求導,然後令導數為0,即可求解出極值點。但在更多的情況下,是有一些約束條件的。
  • 關於對稱型不等式證明問題和一類求最值問題的錯誤展示
    上期考前不等式選講專項訓練中有同學留言說不等式證明類問題很難把握,不如選擇極坐標與參數方程,事實也確實如此,相比於證明類的不等式來說,極參要簡單很多,在不等式證明題目中很多題目具有對稱性,甚至很多求最值的不等式問題也具有對稱性,關於對稱性可分為以下兩類,第一種是對稱不等式,第二種是輪換對稱不等式。
  • 高考數學解題技巧:如何破解多元函數求最值問題?
    導數法、消元法、均值不等式法(「1」代換)、換元法(整體換元 三角換元)、數形結合法、柯西不等式法、向量法等主要思想方法:數形結合、化歸思想等。高考數學解題技巧:如何破解多元函數求最值問題?【評析】這是一個二元函數的最值問題,通常有兩個途徑,一是通過消元,轉化為一元函數,再用單調性或基本不等式求解,二是直接用基本不等式,因已知條件中既有和的形式,又有積的形式,不能一步到位求出最值,考慮用基本不等式放縮後,再通過不等式的途徑進行。
  • 【直觀詳解】拉格朗日乘法和KKT條件
    【閱讀時間】8min - 10mun【內容簡介】直觀的解讀了什麼是拉格朗日乘子法,以及如何求解拉格朗日方程,並且給出幾個直觀的例子,針對不等式約束解讀了KKT條件的必要條件和充分條件拉格朗日乘法(Lagrange multiplier)是一種在最優化的問題中尋找多元函數在其變量受到一個或多個條件的相等約束時的求局部極值的方法
  • 兩招破解高考中基本不等式求解最值問題 - 大教育者
    兩招破解高考中基本不等式求解最值問題(更多資料和更詳細的例題解答和解題技巧,請關注+評論!如果對大家有幫助,可以轉發幫助更多學子!!!)基本不等式在高中數學中佔有很重要的地位,特別是在求解兩個式子之和的最小值以及兩個式子之積的最大值時有特別重要的應用。下面分享一些解題技巧,供大家交流!!一、概述在使用基本不等式時,要牢記「一正」「二定」「三相等」的七字真言。
  • 高中數學基本不等式求最值類型有哪些?(推薦收藏)
    利用基本不等式求最值的問題在高考中經常出現,是高考的熱點之一,下面將通過一些例題對高考中考查利用基本不等式解題的基本特徵和基本類型作一些分類解析,供參考!基本不等式應用導語1.應用基本不等式解題一定要注意應用的前提:「一正」「二定」「三相等」.所謂「一正」是指正數,「二定」是指應用基本不等式求最值時,和或積為定值,「三相等」是指滿足等號成立的條件.
  • 34、基本不等式及其應用
    解題心得利用基本不等式證明不等式時,首先要觀察題中要證明的不等式的形式,若不能直接使用基本不等式,則考慮利用拆項、配湊等方法對不等式進行變形,使之達到能使用基本不等式的條件;若題目中還有已知條件,則首先觀察已知條件和所證不等式之間的聯繫,當已知條件中含有1時,要注意1的代換.另外,解題中要時刻注意等號能否取到.
  • 備戰2018數學高考|利用基本不等式解高考題中最值問題的應用
    利用基本不等式求最值問題一直是高考的熱點,我們先來看看基本不等式以及它的變形:對於基本不等式,不僅要記住原始形式,而且還要掌握它的幾種變形形式及公式的逆用等,同時還要注意不等式成立的條件和等號成立的條件.